大指揮官PHEV 充電系統(tǒng)安規(guī)測試與案例分析

楊小文

（廣汽菲亞特克萊斯勒汽車有限公司，湖南 長沙 410000）

1 非傳導(dǎo)充電系統(tǒng)

非傳導(dǎo)充電系統(tǒng)主要由高壓電池、整車/電機(jī)控制器、車載充電機(jī)和高壓線束組成，其中車載充電機(jī)采用變壓器調(diào)壓結(jié)構(gòu)，不與電網(wǎng)直接連接，如圖1所示。

圖1 非傳導(dǎo)充電系統(tǒng)

2 安規(guī)測試

電動車輛從產(chǎn)線下來的時候，為了確保高壓系統(tǒng)的連接及絕緣性能的可靠性，需要做相應(yīng)的測試。安規(guī)測試包含耐壓、搭鐵電阻、絕緣阻值，以及泄漏電流測試，詳細(xì)定義如下。

2.1 電氣強(qiáng)度 （耐壓）

電氣強(qiáng)度測試通常稱為耐壓測試，是在被測設(shè)備的帶電部件和外殼之間施加數(shù)倍于額定電壓的高壓 （2Un+1000V），以驗(yàn)證被測設(shè)備的帶電部件有無搭鐵或擊穿。

2.2 絕緣電阻測試

絕緣電阻是指被測設(shè)備導(dǎo)電部件與外殼或外露的非導(dǎo)電部件之間的總電阻。

2.3 搭鐵電阻測試

搭鐵電阻是指被測設(shè)備易觸及金屬部件與搭鐵端子或搭鐵觸點(diǎn)之間的連接電阻，而非配電系統(tǒng)中的保護(hù)搭鐵電阻。

2.4 泄漏電流測試

電源通過絕緣或分布參數(shù)阻抗產(chǎn)生的與工作無關(guān)的電流稱為泄漏電流，對于Ⅰ類設(shè)備，是指被測設(shè)備在所施加的測試電壓作用下，穿過或跨過絕緣流入保護(hù)搭鐵導(dǎo)線的電流。

3 測試設(shè)備及測試要求

3.1 測試設(shè)備

測試設(shè)備如圖2、圖3所示。

3.2 安規(guī)測試要求

1） 交流耐壓測試對充電口L/N端子和車身搭鐵通1500V的交流電壓，檢測漏電流，要求漏電流小于41mA。

2） 搭鐵電阻測試對充電口搭鐵端子通25A的直流電，測量阻值，要求阻值小于0.1Ω。

3） 絕緣電阻測試對充電口L/N端子和車身搭鐵通500V的直流電壓，測量絕緣阻值，要求阻值大于1MΩ。

4） 泄漏電流測試，對充電口L/N端子施加1.06倍的額定電壓，分別測量相線和零線對機(jī)殼或搭鐵的泄漏電流值，要求泄漏電流小于4.5mA。

測試注意事項(xiàng)：①交流耐壓、絕緣測試、搭鐵電阻、泄漏電流測試都是在被測系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)下測試；②搭鐵導(dǎo)通電阻應(yīng)采用四線制方式測量，以消除接觸熱電勢，減小測量誤差；測量儀應(yīng)具有自動消除測試線電阻和接觸電阻的功能，保證測量的準(zhǔn)確性；③泄漏電流測試在不同的標(biāo)準(zhǔn)模擬人體阻抗的電路是有差別的，本文采用如圖4所示F模式。

圖2 測試儀

4 測試流程

1） 開機(jī)前檢查充電設(shè)備整體，是否完好無破損，輸入電源線無壓傷破皮等。

2） 打開電源開關(guān)，開啟PC。

3） 按緊插拔按鈕取出充電連接手柄。

4） 打開車輛充電口，將充電連接手柄插入汽車充電口 （插入到位會聽到‘咔’的聲音，則到位手柄卡銷與接口處吻合），手動輕拉進(jìn)行確認(rèn)。

圖3 附件

5） 打開尾門，將測試鉗夾到尾門鎖扣上。

6） 取出條碼槍，掃描車輛CIS碼。

7） 按下綠色“啟動”按鈕，啟動測試。

8） 測試完成后，取出打印機(jī)上的結(jié)果粘貼至SRDQ表上。

9） 若測試不合格，按下紅色“停止”按鈕，結(jié)束測試。

10） 按緊插拔按鈕取出充電連接手柄/測試鉗，將輸入電源線盤好放在指定位置。將手柄插入機(jī)柜插座內(nèi)。

測試連接實(shí)物如圖5所示，測試通過示意如圖6所示。

圖4 不同模擬模式

圖5 測試連接實(shí)物圖

圖6 測試通過示意圖

5 案例分析

產(chǎn)品下線的時候，偶爾會碰到安規(guī)測試不過的情況，其中出現(xiàn)最多的就是交耐測試和絕緣測試失敗的案例，接下來我們詳細(xì)講解如何找到安規(guī)測試不通過的根本原因。

5.1 案例1

安規(guī)測試發(fā)現(xiàn)交流耐壓和絕緣不過，如圖7所示。

圖7 安規(guī)失效

針對此故障，我們采取如下一系列行動，找到了根本原因。

第1步：用萬用表測量充電口L→E，N→E之間的阻值（圖8）。每個車型的阻值不一樣，我們可以記錄正常車的阻值，然后對比故障車阻值。

大指揮官PHEV測得的正常阻值見圖9，故障車的阻值見圖10。對比阻值，確認(rèn)交流充電系統(tǒng)回路是有問題的。

第2步：確認(rèn)充電系統(tǒng)中部件的好壞。

交流充電系統(tǒng)包含的部件還是比較少的，僅包含高壓電池，整車/電機(jī)控制器，車載充電機(jī)和高壓線束。可以一個部件一個部件來排除。由于整車還是可以上電的，結(jié)合拆裝及測量的方便性，決定斷開車載充電機(jī)模塊，對車載充電機(jī)和系統(tǒng)再分別進(jìn)行手動絕緣測試。

圖8 充電L/E/N口

圖9 大指揮官PHEV測得的正常阻值

圖10 故障車的阻值

在手動絕緣測試之前，先講述下單個零部件高壓絕緣測試方法。

采 用 FULUK 1587，調(diào)到測絕緣擋位，測試電壓為500V，然后一直按測試按鈕，持續(xù)1min，如圖11所示。

用舉升機(jī)舉起大指揮官PHEV，拆掉保護(hù)罩蓋，拔掉車載充電機(jī)高/低壓接插頭，手動對剩余充電系統(tǒng)做絕緣測試，測量結(jié)果OK，如圖12所示。

接下來對車載充電機(jī)單獨(dú)做絕緣測試，測試結(jié)果0Ω，如圖13所示，鎖定車載充電機(jī)零件損壞。

第3步：更換車載充電機(jī)，重新手動測量絕緣，結(jié)果OK。

最后：恢復(fù)護(hù)板，重做安規(guī)測試，順利完成測試。

關(guān)于耐壓測試/絕緣測試失敗原因是各式各樣，但是失效分析的方法都是一樣的，先測量系統(tǒng)，再逐一對零件排除。安規(guī)測試失效案例，出現(xiàn)最常見的是充電機(jī)絕緣故障，也有由高壓線束導(dǎo)致的，我們再看案例2。

圖11 FULUK 1587

圖12 手動對剩余充電系統(tǒng)做絕緣測量

圖13 車載充電機(jī)單獨(dú)做絕緣測試

5.2 案例2

安規(guī)測試失敗，交流耐壓不過，如圖14所示。

圖14 案例2

采用前面查找根本原因的方法，首先測充電口的阻值，但是這次阻值沒有顯示異常。從這看出整個充電系統(tǒng)低壓測量是沒問題的。從而需要逐一對零部件進(jìn)行高壓絕緣測量。測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中車載充電機(jī)、控制器以及高壓電池都正常。唯一異常的就是充電口到車載充電機(jī)的高壓線束交流耐壓測試漏電流偏大。拆下充電口線束，發(fā)現(xiàn)充電口溫度傳感器位置偏移導(dǎo)致交流耐壓測試高壓電從L端傳導(dǎo)到溫度監(jiān)測回路，從而導(dǎo)致泄漏電流偏大，如圖15、圖16所示。

圖15 測量N→E交流耐壓OK

測量L→E交流耐壓，泄漏電流超出標(biāo)準(zhǔn)值，如圖16所示。

圖16 測量L→E交流耐壓NG

拆解充電口線束總成，查看內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)溫度傳感器已經(jīng)挨到L孔的銅線上，如圖17所示。

接下來的操作就是更換高壓線束，重新做安規(guī)測試。

6 總結(jié)

安規(guī)測試可以檢測出車輛充電系統(tǒng)中各零部件由于加工、元件或材料本身原因引發(fā)的絕緣損壞問題，以及被測零部件由于電氣間隙過小導(dǎo)致交耐不通過問題，避免由此引發(fā)觸電危險。所以車輛下線做安規(guī)測試還是非常重要的。

圖17 溫度傳感器位置偏移